[发明专利]一种复相磷酸钒钠电极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种复相磷酸钒钠电极材料及其制备方法。所述复相磷酸钒钠电极材料的化学式为：xNa₃V₂(PO₄)₃·(1‑x)Na₃V₃(PO₄)₄，其中，0x1。本发明提供的复相磷酸钒钠电极材料作为钠离子电池正极材料具有很好的倍率性能，并且能够有效的提高钠离子电池的循环性能和容量。

技术领域

本发明属于钠离子电池电极材料技术领域，特别是涉及一种复相磷酸钒钠电极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池由于具有能量密度高、循环性能好等优点，已经在便携式电子设备、电动汽车等储能应用上取得了巨大的成功。但是地球上可用锂资源匮乏，地域分布不均，导致锂资源提取工艺仍然属于世界性难题。这些都限制了锂离子电池的大规模发展，使得锂离子电池无法长久地支撑起电动汽车和大规模储能两大产业。而钠离子电池具有与锂离子电池相似的电化学原理，并且钠资源储量丰富，廉价易得，因此，发展钠离子电池迫在眉睫。

钠离子电池正极材料是影响钠离子电池性能的关键，正极材料的研究是钠离子电池走向产业化的首要步骤。目前所报道的钠离子电池正极材料普遍存在电导率低等缺点，导致钠离子电池的倍率性能和循环性能较差。这严重限制了钠离子电池的广泛应用。

发明内容

本发明解决的技术问题是：为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种复相磷酸钒钠电极材料的制备方法，所得材料导电性好，循环性能稳定，制备方法简单，成本低廉，便于实现大规模生产。

本发明的技术方案是：一种复相磷酸钒钠电极材料，其特征在于，所述复相材料的化学式为xNa₃V₂(PO₄)₃·(1-x)Na₃V₃(PO₄)₄，其中，0x1。

本发明的进一步技术方案是：一种复相磷酸钒钠电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将钒源、磷源、钠源和还原剂，按钒元素、磷元素、钠元素和还原剂摩尔比0.5～1.5：1～2：1～1.5：0.8～1.5范围内的任一比例溶解于去离子水中，并在80～100℃下反应30～60min，得到磷酸钒钠前驱体溶液；

步骤二：将步骤一制备得到的前驱体溶液进行干燥，得到粉末状磷酸钒钠前驱体；

步骤三：将步骤二得到的粉末状前驱体在惰性气氛，700～900℃下煅烧6～10h，即得到所述材料。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤一中的钒源选自V₂O₅和NH₄VO₃中的一种或几种的组合。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤一中的磷源选自NH₄H₂PO₄、(NH₄)₂HPO₄和H₃PO₄中的一种或几种的组合。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤一中的钠源选自NaF、NaHCO₃、Na₂CO₃、NaNO₃和NaOH中的一种或几种的组合。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤一中的还原剂选自草酸、甲酸、乙酸、抗坏血酸和柠檬酸中的一种或几种的组合。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤二中的干燥方式为喷雾干燥、直接加热干燥、鼓风干燥、真空干燥和冷冻干燥中的任意一种或几种的组合。

发明效果